完全掌握Java中的抽象類別和接口
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- 2022-06-21 11:58:031433瀏覽
本篇文章為大家帶來了關於java的相關知識，其中主要介紹了關於抽象類別和介面的相關問題，包括了什麼是抽象類別、抽象類別再實現多態中的意義等等內容，下面一起來看一下，希望對大家有幫助。
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什麼是抽象類別
我們之前學過什麼是類，那麼抽象類別是不是也是類別的一種呢？
聽名字就覺得好抽象呀！說對了，他就是抽象的，不是具體的。在類別中沒有包含足夠的資訊來描繪一個具體的對象，這樣的類別稱為抽象類別。
來看一個抽象類別的範例
// 抽象类和抽象方法需要被 abstract 关键字修饰
abstract class Shape {
// 抽象类中的方法一般要求都是抽象方法，抽象方法没有方法体
abstract void draw();
}
大家覺得這個抽象類別是不是什麼也沒幹，他唯一的方法draw()還是空的。
像這樣的類別是不是就沒有包含足夠的資訊來描繪一個具體的對象，自然也就不能實例化對象了。不信你看：
那既然一個類別不能實例化，那這種抽象類別存在的意義是什麼？
抽象類別在實作多型態中的意義
#抽象類別存在的一個最大意義就是被繼承，當被繼承後就可以利用抽象類實現多態。
來看一段程式碼
// 抽象类和抽象方法需要被 abstract 关键字修饰
abstract class Shape {
// 抽象类中的方法一般要求都是抽象方法，抽象方法没有方法体
abstract void draw();
}
// 当一个普通类继承一个抽象类后，这个普通类必须重写抽象类中的方法
class Cycle extends Shape {
@Override
void draw() { // 重写抽象类中的draw方法
System.out.println("画一个圆圈");
}
}
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
//Shape shape = new Shape(); 抽象类虽然不能直接实例化
// 但可以把一个普通类对象传给一个抽象类的引用呀，即父类引用指向子类对象
Shape shape = new Cycle(); // 这称作：向上转型
/*Cycle cycle = new Cycle();
Shape shape = cycle // 这是向上转型的另一种写法
*/
shape.draw(); // 通过父类引用调用被子类重写的方法
}
}
運行之後你會發現神奇的一幕：
##大家在看完了程式碼可能會有很多疑問，別急咱們一個一個的說，
什麼是向上轉型：一句話總結就是「父類別引用指向子類別物件」
向轉型後的變化
- 關於方法：父類別參考可以呼叫子類別和父類別公用的方法（如果子類別重寫了父類別的方法，則呼叫子類別的方法），但子類別特有的方法無法呼叫。
- 關於屬性: 父類別引用可以呼叫父類別的屬性，不可以呼叫子類別的屬性
向上轉型的作用
- 減少一些重複性的程式碼
- #物件實例化的時候可以根據不同需求實例化不同的物件
這樣的話就我們上面的程式碼就可以理解了
# 
但這和多態有什麼關係呢，抽象類別用起來這麼麻煩，我還不如直接用普通類，也能達到這樣的效果，還不用再寫一個子類呢？
那行，你再看下面的程式碼，你就知道抽象類別在實作多型時的好處了。
abstract class Shape {
public abstract void draw(); // 抽象方法不能里有具体的语句
}
// 当一个普通类继承一个抽象类的时候，再这个子类中必须重写抽象类中的抽象方法
class Cycle extends Shape {
@Override // 如果不重写会报错，但如果继承的是普通类则不会报错，用抽象类更安全
public void draw() {
System.out.println("画一个圆圈");
}
}
class Flower extends Shape { // 不同的子类对父类的draw方法进行了不同的重写
@Override
public void draw() {
System.out.println("画一朵花");
}
}
class Square extends Shape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("画一个正方形");
}
}
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
Cycle cycle = new Cycle(); // 子类引用cycle
Flower flower = new Flower(); // 子类引用flower
Square square = new Square();
// 数组的类型是Shape,即数组中每一个元素都是一个父类引用
// 在这个过程其实也发生了向上转型，对抽象类中的方法进行了重写
Shape[] shapes = {cycle, flower, square}; // 父类引用引用不同的子类对象
for (int i = 0; i < shapes.length; i++) {
Shape shape = shapes[i]; // 父类引用shape指向—>当前所对应的子类对象
shape.draw(); // 通过父类引用调用子类重写的draw方法
}
}
}
呼叫同一個方法竟然印出了不同的結果，這難道就是所謂的多型
是不是有點懵，下面我們來解釋一下// 对上面的代码补充一下
// 可能你对 Shape[] shapes = {cycle, flower, square};不太理解
// 但上面的代码就相当于
Shape[] shapes1 = new Shape[3]; // 有三个不同的子类对象呀！数组大小为3
// (将指向->子类对象)的子类引用赋值给父类对象，不就相当于该夫类引用指向->所对应的子类对象吗
//这是向上转型的另一种写法，应为前面已经实例化了子类对象 Cycle cycle = new Cycle();
shapes1[0] = cycle; // 如果前面没实例化子类对象，就要写成shape1[0] = new Cycle
shapes1[1] = flower;
shapes1[2] = square;
- 繼承（我們剛才的Cycle類別繼承Shape抽象類別）
- #重寫（我們子類別對draw方法的重寫）
- 父類別指向子類別物件（就是shape1[0] = cycle -->也可以稱為向轉型)
當我們的父類別引用指向不同的子類別物件時，當我們呼叫同一個draw方法時卻輸出了不同的結果。 （其實就是該方法再子類別中被重寫成了不同形式）這就叫做多型 。
嘻嘻，其實只要要結合例子來看，多型也沒那麼難理解呀
那為啥一定要用抽象類別呢？我一個普通類別繼承普通類別來實現多態不可以嗎當然可以，但不太安全有風險；
但如果是抽象类的话，就不一样了
从这我们也可以看出，当用抽象类的时候，编译器自动就对我们是否重写进行了校验，而充分利用编译器的校验, 在实际开发中是非常有意义的 。所以说抽象类还是有用的
好了，相信到这里你对抽象类也有了一个大概的认识，下面来简单做一下总结
- 使用abstract修饰的类或方法，就抽象类或者抽象方法
- 抽象类是不能具体的描述一个对象，不能用抽象类直接实例化对象
- 抽象类里面的成员变量和成员方法，都是和普通类一样的，只不过就是不能进行实例化了
-
当一个普通类继承这个抽象类后，那么这个普通类必须重写抽象类当中的所有的抽象方法（我们之前说过抽象类是不具体的，没有包含足够的信息来描述一个对象，所以我们需要把他补充完整）
- 但当一个抽象类A继承了抽象类B，这是抽象类A就可以不重写抽象类B当中的抽象方法
- final不能修饰抽象类和抽象方法（因为抽象类存在的最大意义就是被继承，而被final修饰的不能被继承，final和抽象，他们两个是天敌）
- 抽象方法不能被private修饰（抽象方法一般都是要被重写的，你被private修饰了，还怎么重写）
- 抽象类当中不一定有抽象方法，但如果一个类中有抽象方法，那么这个类一定是抽象类。
接口是什么
抽象类是从多个类中抽象出来的模板，如果将这种抽象进行的更彻底，则可以提炼出一种更加特殊的“抽象类”——接口（Interface）。
接口是Java中最重要的概念之一，它可以被理解为一种特殊的类，不同的是接口的成员没有执行体，是由全局常量和公共的抽象方法所组成。
如何定义一个接口呢？下面我们来看一个栗子
//接口的定义格式与定义类的格式基本相同，将class关键字换成 interface 关键字，就定义了一个接口
public interface 接口名称{
// 定义变量
int a = 10; // 接口当中的成员变量默认都是public static final
// 抽象方法
public abstract void method1(); // public abstract 是固定搭配，可以不写
void method2(); // 接口当中的成员方法默认都是public abstract, 更推荐用第二种来定义方法
}
可以看到接口和类其实还是有很多相似点：
接口中也包含抽象方法，所以也不能直接实例化接口，那么我们怎么用接口呢？
哈哈，很简单，我们再用一个普通类实现这个接口不就行了吗，不同的是抽象类是被子类来继承而实现的，而接口与类之间则是用关键字implements来实现。
就像普通类实现实现抽象类一样，一个类实现某个接口则必须实现该接口中的抽象方法，否则该类必须被定义为抽象类。
通过接口实现多态
铁汁们！刚才我们是用抽象类来实现多态，那么现在我们可以尝试用接口来实现多态，
接口可以看成是一种特殊的类，只能用 interface 关键字修饰
interface IShape {
int a = 10; 接口当中的成员变量默认都是public static final
int b = 23;
void draw(); 接口当中的成员方法一般只能是抽象方法，默认是public abstract（JDK1.8以前）
default void show() {
System.out.println("接口中的其他方法");//接口中的其他方法也可以实现，但要用default修饰
}
public static void test() {
System.out.println("这是接口当中的一个静态的方法");
}
}
// 一个普通的类要想实现接口，可以用implement,
//因为接口也是抽象方法的，所以实现接口的这个类也要重写抽象方法
class Cycle implements IShape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("画一个圆圈");
}
}
class Square implements IShape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("画一个正方形");
}
}
class Flower implements IShape {
@Override
public void draw() {
System.out.println("画一朵花");
}
}
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
// IShape iShape = new IShape(); 接口也不能直接实例化
Cycle cycle = new Cycle();
Square square = new Square();
Flower flower = new Flower();
// 这里的IShape接口就相当与抽象类中父类，接口类型也是一种引用类型
IShape[] iShapes = {cycle, square, flower}; // 这个过程其实就发生了向上转型
for (IShape iShape : iShapes) { // 增强型的for—each循环，也可以写成普通的for循环形式
iShape.draw(); // 通过重写实现了多态
}
}
}
引用变量cycle和square都赋值给了Shape类型的引用变量shape,
但当执行shape.draw()时，java虚拟机到底要调用谁重写的的draw方法，
就看此时接口引用的是那个对象的，是shape的、还是cycle的
看一下运行结果
看完代码你可能有点晕，但没关系。一般接口咱也不这么用，直接使用抽象类不就好了（我只是演示一下用接口也能实现多态）
下面我们来总结一下Java中接口的几个主要特点
- 接口中可以包含变量和方法，变量被隐式指定为 public static final，方法被隐式指定为 public abstract（JDK 1.8 d一个类可以同时实现多个接口，一个类实现某个接口则必须实现该接口中的抽象方法，否则该类必须被定义为抽象类
- 接口支持多继承，即一个接口可以继承（extends）多个接口，间接解决了 Java 中类不能多继承的问题。
那么接口一般用在什么地方呢？
- 一般情况下，实现类和它的抽象类之前具有 "is-a" 的关系，但是如果我们想达到同样的目的，但是又不存在这种关系时，使用接口。
- 由于 Java 中单继承的特性，导致一个类只能继承一个类，但是可以实现一个或多个接口，此时可以使用接口。
下面就让我们来看看接口的正确用法：帮助java实现“ 多继承 ”
由于 Java 中单继承的特性，导致一个类只能继承一个类，但是可以实现一个或多个接口，此时可以使用接口。
class Animal {
String name; // 不能使用private,后面的子类也要用
public Animal(String name) { // 父类的自定义的构造方法
this.name = name;
}
}
interface IFlying { // 自定义多种接口
void fly();
}
interface IRunning {
void run();
}
interface ISwimming {
void swimming();
}
// 小鸭子，不仅会跑，还会游泳、飞行
一个类继承父类，并实现多个接口，间接的解决java中不能多继承的问题
class Duck extends Animal implements IRunning, ISwimming, IFlying {
public Duck(String name) { // 子类构造方法
super(name); // 必须在子类构造方法的第一行
// 在给实现子类的构造方法前，先要用super()调用实现父类的构造方法，比较先有父后有子呀！
// 因为父类自己定义了构造方法，编译器不会自动给给子类构造方法中添加super();来实现父类的构造方法，需要我们自己实现
}
// 对接口中的抽象方法进行重写
@Override
public void fly() {
System.out.println(this.name + "正在用翅膀飞");
}
@Override
public void run() {
System.out.println(this.name + "正在用两条腿跑");
}
@Override
public void swimming() {
System.out.println(this.name + "正在漂在水上");
}
}
public class 接口的使用 { // 不用学我用中文名作为类名，我只是为演示方便
public static void main(String[] args) {
Duck duck = new Duck("第一个小鸭子"); // 实例化鸭子对象
duck.fly(); // 通过引用 变量名.方法名 输出重写后的方法
duck.run();
duck.swimming();
}
}
有人可能会说干嘛用接口，我直接在父类Animal中实现fly、run、swimming这些属性，
然后不同的动物子类再继承父类这些方法不行吗？
但问题是，鸭子会fly、swimming，那猫会飞和游泳吗？你再写个其他动物的子类是不是就不行了
而用接口呢？我们只是把这种飞、游泳的行为给抽象出来了，
只要一个子类有这种行为，他就可以实现相对应的接口，接口是更加灵活的
上面的代码展示了 Java 面向对象编程中最常见的用法: 一个类继承一个父类, 同时实现多个接口。
继承表达的含义是 is - a 语义, 而接口表达的含义是 具有 xxx 特性 ，能实现接口的类和该接口并不一定有is_a的关系，只要该类有这个接口的特性就行
猫是一种动物, 具有会跑的特性.
青蛙也是一种动物, 既能跑, 也能游泳
鸭子也是一种动物, 既能跑, 也能游, 还能飞
这样设计有什么好处呢? 时刻牢记多态的好处, 让程序猿忘记类型. 有了接口之后, 类的使用者就不必关注具体类型，只要这个类有有这个特性就好。
举个栗子
class Robot implements IRunning {
private String name;
public Robot(String name) {
this.name = name;
}
// 对run方法进行重写
@Override
public void run() {
System.out.println("机器人" + this.name + "正在跑");
}
}
public class Test4 {
public static void main(String[] args) {
Robot robot1 = new Robot("图图");
robot1.run();
}
}
// 执行结果
机器人图图正在跑
只要能跑就行，管他是机器人还是动物呢
推荐学习：《java视频教程》
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